众所周知，在脱离被测方针3λ～5λ（λ为作业波长）间隔上丈量该区域电磁场的技能称为近场丈量技能。假如被测方针是辐射器，则称为辐射近场丈量；若被测方针是散射体，则称为散射近场丈量；对测得散射体的散射近场信息进行反演或逆推就能得到方针的像函数，这便是方针近场成像。可是，截止现在为止，关于辐射、散射近场丈量以及近场成像技能溶为一体的总述性文章还未见到揭露的报导，这对从事这方面研讨的学者无疑是一种惋惜。为使同行们能全面地了解该技能的开展动态，该文概述了近几十年来关于辐射、散射近场丈量及近场成像技能前人所做的作业及其最新开展，并指出了未来研讨的首要方向。
1、辐射近场丈量
辐射近场丈量是用一个已知探头天线（口径几许尺度远小于1λ）在脱离辐射体（一般是天线）3λ～5λ的间隔上扫描丈量（依照取样定理进行抽样）一个平面或曲面上电磁场的崎岖和相位数据，再经过严厉的数学改换核算出天线远区场的电特性。当取样扫描面为平面时，则称为平面近场丈量；若取样扫描面为柱面，则称为柱面近场丈量；假如取样扫描面为球面，则称为球面近场丈量。其首要研讨办法为形式展开法，该办法的根本思想为：空间恣意一个时谐电磁波能够分解为沿各个方向传达的平面波或柱面波或球面波之和；首要研讨效果及进一步要处理的问题如下所述。
1.1、辐射近场丈量的开展现状
辐射近场丈量的研讨起始于50年代，70年代中期处于推广运用阶段（商品化阶段）。现在，散布在世界各地的近场丈量体系已有100多套［1］。该技能的根本理论［2～4］已根本老练，这种丈量办法的电参数丈量精度比惯例远场丈量办法的丈量精度要高得多，并且可全天候作业，并具有较高的保密性，因而，在军用、民用中都显现出了它共同的优越性。
1.2、辐射近场丈量研讨的首要效果
几十年来，辐射近场丈量的研讨在以下4个方面取得了突破性的开展：
（1）惯例天线电参数的丈量
天线近场丈量能够给出天线各个截面的方向图以及立体方向图，能够分分出方向图上的一切电参数（波束宽度、副瓣电平、零值深度、零深方位等）和天线的极化参数（轴比、倾角和旋向）以及天线的增益。
（2）低副瓣或超低副瓣天线的丈量
天线方向图副瓣电平在-28～-35 dB之间的天线称为低副瓣天线；副瓣电平小于-40 dB的天线称为超低副瓣天线。对它们的丈量要用到“零探头”技能［5］，据文献报导，副瓣电平在-40 dB以上时，丈量精度为±3 dB，副瓣电平为-55 dB时，丈量精度为±5 dB［6］。
（3）天线口径场散布确诊
天线口径场散布确诊是经过丈量天线近区场的散布逆推出天线口径场散布，然后判别出口径场畸变场所对应的辐射单元，这便是天线口径散布确诊的根本原理。该办法对具有一维圆对称天线口径散布的剖析是牢靠的，特别对相控阵天线的剖析与丈量已有了充沛的可信度［7］。
（4）丈量精度及差错剖析
辐射近场丈量的研讨与差错剖析的讨论是一起进行的，研讨成果表明：辐射近场丈量的首要差错源为18项，大致分为4个方面，即探头差错、机械扫描定位差错、丈量体系差错以及丈量环境差错。关于平面辐射近场丈量的差错剖析现已完结，核算机模仿及各项差错的上界也已给出；柱面、球面辐射近场丈量的差错剖析没有完结［8］。
1.3、辐射近场丈量的可信域
关于平面辐射近场丈量而言，由根本理论可知，在θ=-90°或90°（θ为场点违背天线口面法线方向的方向角）时，这种办法的精度显着变差，因而平面辐射近场丈量适用于天线方向图为单向笔形波束天线的丈量，可信域（-θ，θ）中的θ值与近场扫描面和取样间隔有如下联系（一维状况）：
θ=arctg［（L-X）/2d］ ，（1）
式中L为扫描面的尺度；X为天线口径面的尺度；d为扫描面到天线口径面的间隔。
柱面辐射近场丈量能够核算天线全方位面的辐射方向图，但在θ=-90°或90°时，柱面波展开式中汉克尔函数已无含义，所以，柱面辐射近场丈量适用于天线方向图为扇形波束天线的丈量。
球面辐射近场丈量能够核算除球心以外天线恣意面上恣意点的辐射场，但丈量及核算时刻都较长［8］。
1.4、辐射近场丈量需求处理的问题
辐射近场丈量的根本理论尽管现已老练，且在有用中也取得了较多的研讨效果，但对以下问题还应进行进一步的讨论研讨：
（1）考虑探头与被测天线屡次散射耦合的理论公式
在前述的理论中，一切的理论公式都是在疏忽屡次散射耦合条件下而得出的，这些公式对惯例天线的丈量有必定的精度，但对低副瓣或超低副瓣天线丈量就必需考虑这些要素，因而，需求树立严厉的耦合方程。
（2）近场丈量对天线口径场确诊的精度和速度
近场丈量对惯例阵列天线口径场的确诊有较好的确诊精度，但关于超低副瓣天线阵列而言，确诊精度和速度还需求进一步研讨。
（3）辐射近场扫频丈量的研讨
就一般状况而言，天线都在一个频带内作业，因而，各项电方针都是频率的函数，为了快速取得各个频率点的电方针，就需求进行扫频丈量。扫频丈量的理论与点频的理论彻底相同，只是在探头扫描时，收发丈量体系作扫频丈量。
（4）时域辐射近场丈量的研讨
为了反映脉冲作业状况和消除环境及其他要素对丈量数据的影响，时域丈量是一个杰出的处理此类问题的途径，但现在处于研讨阶段［9］。
（5）无相位的辐射近场丈量的研讨
前述的辐射近场丈量办法都需求丈量出近场的相位和崎岖，才干运用近场理论核算出天线的远场电特性，为了简化核算公式和丈量体系以及下降丈量时刻与丈量的相位差错（在频率f很高的状况下，即f＞80 GHz，相位的丈量差错是很大的），所以，有学者提出只用近场丈量值的崎岖来重建天线远场的办法。该办法的根本思想为［10］：测出S1，S2两个面的崎岖值（A1，A2），人为选定S1面丈量值的相位（φ1），先由S1面的崎岖、相位值（A1，φ1）核算出S2面的崎岖、相位值（a2，φ2），用A2替代a2，再由A2，φ2求出S1面的a1，φ1，用A1替代a1，从头由A1，φ1求出S2面新的a2，φ2，如此迭代下去，直至A1-a1≤ε，A2-a2≤ε（ε为丈量精度），便可得到S1或S2面的相位散布，这时，可由S1或S2实测的崎岖和迭代进程所得到的相位求得天线的远场电特性。因为迭代收敛等原因，这方面的研讨还未付诸实施。
（6）球面、柱面近场扫描办法差错上界的剖析与预算。
2、散射近场丈量
当辐射体变为散射体时，辐射近场丈量转化为散射近场丈量。因为散射体是无源的，因而需求一个照耀源对其进行照耀，同辐射近场丈量相同，散射近场丈量也有3种取样办法，别离称为平面散射近场丈量和柱面散射近场丈量以及球面散射近场丈量。平面散射近场已取得了许多研讨效果，柱面、球面散射近场丈量的研讨效果揭露报导的文献很少［11］。
散射体的散射特性一般用雷达散射截面（Radar Cross Section，简写为RCS）来衡量，有肯定量和相对量之分，肯定量一般是以一个已知散射体的RCS为规范来标定待测散射体的RCS，规范值来自理论核算和丈量值；相对量用散射方向图来表明。
散射体的RCS不仅是频率的函数，并且是入射波方向和调查点方向的函数，当入射波方向和调查点方向是同一方向时，这时散射体的RCS称为单站RCS（或许叫做后向雷达散射截面），假如入射波方向和调查点方向不是同一方向，则称为双站RCS。
关于双站RCS而言，入射波方向和丈量扫描面法线方向之间夹角＜90°锥角内的RCS称为小双站角的RCS，入射波方向和丈量扫描面法线方向之间夹角＞90°锥角内的RCS称为大双站角的RCS。
2.1、散射近场丈量的开展动态
散射体RCS的理论研讨开端于60年代，前期的研讨首要任务是对一些典型散射体（例如，板、球、柱体）进行理论建模并进行数值核算，取得了较多的研讨效果，查验核算成果正确与否的办法是远场丈量或紧缩场法。这两种办法中的恣意一种办法都是由硬件来发生准平面波的（等幅面上崎岖的崎岖值≤0.25 dB，等相面上相位的崎岖值≤22.5°），远场丈量法是运用添加散射体与照耀源之间的间隔R（一般R=5D2/λ，D为散射体截面的最大尺度）来完结球面波到平面波的转化；紧缩场法则是运用偏馈抛物面来发生平面波的。因而工程上称为模仿平面波法，其首要缺点是受外界环境影响很大，因而，有用起来有许多问题（如远场法中对丈量场所有严苛的要求；紧缩场法对主反射面的机械精度有严厉的要求），为了战胜这些问题，呈现了散射近场的丈量办法。
2.2、平面散射近场丈量研讨的首要开展
从80年代初至今，平面散射近场丈量研讨首要在以下几个方面取得了令人瞩意图开展：
（1）平面散射近场丈量办法的理论讨论
平面散射近场丈量的根本理论已由文献［12～15］给出。其根本原理是归纳平面波法，归纳平面波的根本思想为：假如对一个由N个辐射单元组成的线阵一起进行鼓励，每个辐射单元发生一个准球面波e（θ，φ），挑选一个与方向角（θ，φ）有关的权函数W（θ，φ）对每个e（θ，φ）进行加权并求和（线性体系），则所得的加权求和函数近似为均匀平面波，对不同方向的（θ，φ）挑选不同W（θ，φ）就能够取得不同方向上的平面波对被测方针的照耀。这一进程完结了对平面波的归纳（这与归纳口径雷达SAR的概念极为类似），并很简单在核算机上完结。实践丈量时，用一个辐射单元（探头）进行一维扫描（等效的看，相当于一起鼓励的状况）并在核算机上用软件完结各个方向上的平面波的归纳，因而，称其为数字紧缩场。这种丈量办法的长处是大大下降了为完结平面波对丈量体系硬件的要求。该办法不仅能丈量典型导体方针的RCS，并且能够对一些有用导体方针（如飞机、导弹等）小双站角的RCS进行丈量。
（2）典型导体方针散射特性的研讨
典型导体方针（如板、球、柱）小双站角的RCS丈量现已完结［13］，测得的不同方向照耀待测方针后向散射方向图（照耀波传达方向指向方针的方向规定为0°）及空间散射方向图与理论核算成果彻底符合；丈量所得到的方针小双站角RCS的肯定值与理论核算值比较较还有差错。
（3）有用杂乱导体方针散射特性的丈量
上述丈量办法的长处是经过一次丈量可取得较多的信息量，运用这些信息可核算出金属导体方针散射的平面和空间的散射方向图以及它的散射极化特性；也可核算出该导体方针RCS的肯定值，但在实践丈量体系中，发射探头（供给照耀源的探头）和接纳探头是安装在同一个道轨上，因而，依照散射近场平面波扫描理论，发射探头扫描在一个方位时，接纳探头需求在一维方向做一次扫描；发射探头扫描在另一个方位时，接纳探头仍要在一维方向做一次扫描，发射探头方位不断向一个方向扫描，接纳探头的扫描规模就会越来越小，因而，有一半的丈量数据是得不到的，处理这一问题的办法是运用互易定理。
丈量环境对散射近场丈量散射体电特性也有很大的影响，除了在丈量区域附加吸收资料外，还需求用到“布景抵消技能”，其根本原理为：在无散射体的状况下，先用收、发探头对丈量区域空间扫描一次，并记载采样数据；在有散射体的状况下，记载这时扫描丈量的采样数据，在确保一维扫描器（取样架）定位精度的条件下，运用核算机软件对两次对应方位的丈量数据逐点进行矢量相减（复数相减），这样就消除了环境对丈量数据的影响。
这种丈量办法的另一丧命缺点是丈量时刻很长，丈量时刻与取样点数简直成四次方的联系，有用方针的丈量时刻达到了不行忍受的程度。
3、方针的近场成像
方针成像的研讨已有几十年的前史了，其研讨效果早已用于医学的X光确诊及雷达的方针辨认。用近场研讨方针的像是80年代末才开端的，它是在已知方针散射近场和入射场状况下，运用微波分集技能，逆推或反演表征方针几许特征的方针函数，由方针函数给出方针的几许形状，这一进程称为方针的近场成像。
3.1、方针近场成像的开展状况
从90年代末至今，近场微波成像现已引起了学者们的浓厚兴趣，但因为惯例方针散射近场的杂乱性，致使近场微波成像远远滞后于远场成像。近场微波成像中，着眼于潜在的运用，方针函数既可所以抱负导体方针的概括函数，也可所以方针介电常数的散布函数。从照耀天线与成像方针的相对运动办法来看，近场微波成像有两种形式：即直线扫描形式和转台形式，研讨办法可分为电磁逆散射法和球背向投影法（Spherical Back Projection，简写为SBP）。其间电磁逆散射法散射机理明晰，但数学公式杂乱且有很大的局限性，因而，实践中运用较少；而球背向投影法在实践中运用较多。运用球背向投影法在直线扫描形式和转台形式状况下的方针函数解析公式现已给出。
3.2、方针的近场成像研讨的开展程度
近几年来，方针近场成像研讨在以下几方面取得了可喜的开展：
（1）方针近场成像的理论建模
球背向投影法在直线扫描形式和转台形式状况下，金属导体像的方针函数解析表达式现已给出［19］，非金属导体像的方针介电常数的散布函数［19］也有显式解。
（2）方针近场成像的试验研讨
近场成像试验与惯例的近场散射试验比较，其显着不同就在于成像试验要进行扫频丈量，这是理论所要求的。这样，丈量体系就有必要具有宽频带特性。发射、接纳体系仪器的体系差错能够经过仪器自行校准进行消除，宽带发射、接纳探头（天线）因为口径尺度较大以及与方针之间的电磁耦合，所以对其发射、接纳的电磁场有必要进行批改，批改的办法是在它们发射、接纳的电磁场中乘以复系数，系数的量值由理论值与丈量值的比值来定。
在此批改理论下，对金属长方体、圆柱体以及四尾翼导弹模型进行了试验丈量，其成像成果是令人满意的。
3.3、方针的近场成像研讨需求讨论的问题
（1）成像的分辨率
从成像试验的成果来看，与什物比较较，方针像的部分当地还有显着的失真，形成这种现象的原因之一便是成像的分辨率不行，因而，高分辨率数据处理办法仍须进一步讨论。
（2）广义成像理论的研讨。
（3）差错剖析。
4、结束语
该文从全体的观念动身论述了辐射、散射、成像近场丈量技能的开展动态和研讨效果，关于各个研讨方向的部分问题并未涉及到，意图是愿同行们从微观上了解该技能的开展水平，为同行们的进一步研讨供给一个必要的信息。
